专利名称：抽油机节能变速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油开采设备技术领域，是一种抽油机节能变速装置。
背景技术：
在油田开发中后期，随着地下原油的不断采出，底层出油能力在不断降低，生产压 差小，导致泵效降低，甚至出现抽空现象。为提高泵效，减少抽油杆和抽油管的磨损，要求降 低原油抽油机的冲次以及冲程等参数，以解决油井生产动态中供排不协调的矛盾，从而提 高抽油机的系统效率，实现节能的目的。由于冲程的变化受机型制约，可调范围小，因此人 们更多的是采取降低抽油机的冲次来满足供排要求。目前油田采用的主要办法有以下几 种一是改变抽油机传动皮带轮的大小，该方法往往因受抽油机机型的限制而不能满足低 冲次的要求，而且，更换时间长，劳动强度大；二是抽油机在进行动力传递中，由于电机启动 时瞬间电流大，容易烧毁电机；同时，在抽油杆下行时，抽油杆受到地球引力，由其产生的扭 矩负荷与电机旋转的方向相同，则使电机不仅处于无效做功状态，反而要克服负荷扭矩做 负功，造成资源的浪费；三是采用电磁调速驱动电机，但成本高，维修费用高，同时低冲次时 能耗较大。四是采用变频调速器，该装置效果可以，但是成本太高，同时管理难度大，达不到 预期效果。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能有效地改善抽油机以及驱动电机的运行状况，并 能使抽油机冲次调整方便快捷，既能提高油井产量，又能节约能源，且结构合理，安装使用 方便的抽油机节能变速装置。实现本实用新型的目的所采取的技术方案是该装置具有一个变速箱壳体，壳体 内设有动力输入轴、动力输出轴、传动轴和变速换挡机构，其中，动力输入轴的一端带有主 动齿轮，另一端伸出变速箱壳体外，其端部装有与驱动电机的动力输出端连接的弹性动力 输入机构，动力输出轴的一端装有与抽油机减速器的动力输入端连接的单向动力输出机 构，动力输入轴与动力输出轴同轴插装连接，其连接部位装有轴承。所述弹性动力输入机构具有一个输入皮带轮和一个连接盘，输入皮带轮通过轴承 与动力输入轴连接，其一侧布设有至少3个以上连接销轴，连接销轴上均套装有弹性套，并 通过弹性套与连接盘连接，连接盘上设有与动力输入轴固定链接的压板。所述单向动力输出机构是由输出皮带轮和输出传动轮组成，输出皮带轮通过轴承 与动力输出轴连接，其一端中心部位设有凹槽，输出传动轮位于所述凹槽内，并与动力输出 轴键连接，输出传动轮的外圆周上设有2 6个棘形槽，槽内均装有与棘形槽配合的棘爪形 楔块。所述变速换档机构位于动力输出轴的上方，是由两组档换档离合齿套及拨叉和换 挡杆及操纵手柄组成，其中，档换档离合齿套穿装在动力输出轴上，档换档拨叉与换挡杆固 装连接，操纵手柄伸进变速箱壳体内与换挡杆球铰连接。[0008]按照上述方案制成的抽油机节能变速装置，适用于低产油井抽油机的配套，其有 益效果为1)改变了原抽油机的冲次变换模式，使抽油机的冲次改变可在几秒钟内完成，十 分方便快捷，省力省工。2)通过弹性动力输入机构的设置，能够有效地避免驱动电机启动瞬时扭矩和电流 过大而引发的电机损伤，并能减少抽油机交变载荷带来的驱动电机电流的波动，从而达到 节能降耗目的。3)动过单向动力输出机构的设置，消除了驱动电机无效做功状态，大大降低了驱动电机的工作能量输出，从而达到节能降耗目的。4)该变速装置具有结构设计合理，安装使用方便，节能效果显著等优点。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1中A-A的截面图。
具体实施方式
参看图1、图2，本实用新型的抽油机节能变速装置，可安装在抽油机的驱动电机 和减速器之间，该装置具有一个变速箱壳体1，壳体1内设有动力输入轴12、动力输出轴21、 传动轴27和换档机构，动力输入轴12与动力输出轴21同轴插装连接，其连接部位装有滚 针轴承或滑动轴承，使二者之间可以相对旋转。动力输入轴12通过轴承支撑件13与变速 箱壳体1连接，其一端带有主动齿轮14，另一端伸出变速箱壳体1外，并装有动力输入机构。 该动力输入机构具有一个输入皮带轮11和一个连接盘7，输入皮带轮11通过轴承与动力输 入轴12连接，其外端布设有至少3个以上连接销轴10，连接销轴10上均套装有弹性套9， 并通过弹性套9与连接盘7连接，在动力输入轴12的端部装有用于压紧连接盘7的压板8。 动力输出轴21通过轴承支撑件22与变速箱壳体1连接，其上滑动穿装有二档换档齿轮16、 三档换档齿轮17和四档换档齿轮19，其伸出变速箱壳体1的一端装有单向动力输出机构。 该动力输出机构具有一个输出皮带轮23和一个输出传动轮24，输出皮带轮23通过轴承与 动力输出轴21连接，并可相对旋转，输出皮带轮23 —端的中心部位设有凹槽。输出传动轮 24位于输出皮带轮23的凹槽内，并通过花键和压紧螺母25与动力输出轴21连接。在输出 传动轮24的外圆周上设有2 6个棘形槽，槽内对称装有与棘形槽配合的棘爪形楔块26， 并可在所述棘形槽内径向滑动。传动轴27两端分别通过轴承与变速箱壳体1连接，其上依 次固装有一档传动齿轮5、二档传动齿轮4、三档传动齿轮3和四档传动齿轮2。变速换档机 构位于动力输出轴21的上方，是由一二档换档离合齿套6、三四档换离合齿套28、一二档换 档拨叉15a、三四档换档拨叉15b、换挡杆20和操纵手柄18组成，其中，一二档换档离合齿 套6和三四档换档离合齿套28均通过花键穿装在动力输出轴21上，并分别位于主动齿轮 14与二档换挡齿轮16和三档换挡齿轮17与四档换挡齿轮19之间。一二档换档拨叉15a 和三四档换档拨叉15b均固装在换挡杆20上，并分别与一二档换档离合齿套6和三四档换 档离合齿套28相配合，操纵手柄18穿过变速箱壳体1并通过球铰连杆与换挡杆20连接。工作原理本实用新型的变速装置在使用时，可安装在抽油机的驱动电机和减速器之间，并分别通过传动皮带使变速装置的输入皮带轮11与驱动电机的皮带轮连接，变速装置的输出皮带轮23与减速器的输入皮带轮连接。当抽油机进行工作时，驱动电机的旋转 动力传至变速装置的输入皮带轮11，该输入皮带轮11通过连接销轴10和连接盘7将动力 传给动力输入轴12并带动主动齿轮14、一档传动齿轮5 ；或者通过操纵换档手柄18作用 于换档杆20，带动一二档换档拨叉15a，使输入动力由主动齿轮14依次传递给一档传动齿 轮5、二档传动齿轮4、二档换档齿轮16 ；或者通过操纵换档手柄18作用于换档杆20，带动 三四档换档拨叉15b，使输入动力由主动齿轮14依次传递给一档传动齿轮5、三档传动齿 轮3、三档换档齿轮17 ；或者通过操纵换档手柄18作用于换档杆20，带动三四档换档拨叉 15b,使输入动力由主动齿轮14依次传递给一档传动齿轮5、四档传动齿轮2、四档换档齿轮 19。由此，分别通过二档换档齿轮16或三档换档齿轮17或四档换档齿轮19带动动力输出 轴21以不同的转速比旋转。再由动力输出轴21通过输出传动轮24带动输出皮带轮23旋 转，经传动皮带将动力传给抽油机的减速器，从而通过操纵本实用新型变速装置实现抽油 机减速器的转速以至抽油机冲次的及时调整。 在启动驱动电机开始向变速装置传递动力时，由于变速装置中连接销轴10上弹 性套9的缓冲作用，可以相对减小驱动电机的启动扭矩负荷，避免出现启动电流过大而引 发的烧机事故，同时也可相应减小抽油机上下冲程的交变载荷引起的驱动电机扭矩负荷波 动，由此达到节能的效果。在单向动力输出机构中，随着抽油机负荷扭矩方向的变化，输出 传动轮24上的棘爪形楔块26可在棘形槽内左右径向滑动。当抽油杆行程向上，负荷扭矩 与驱动电机旋转方向相同时，棘爪形楔块26滑向棘形槽尖部一边，使棘爪形楔块26与输出 皮带轮23紧配合，由其摩擦力实现动力的输出。当抽油杆行程向下，负荷扭矩与驱动电机 旋转方向相反时，棘爪形楔块26滑向棘形槽根部一边，使棘爪形楔块26与输出皮带轮23 滑动配合，此时驱动电机处于零负荷旋转，由此可减少电能的消耗。
权利要求一种抽油机节能变速装置，具有一个变速箱壳体，壳体内设有动力输入轴、动力输出轴、传动轴和变速换挡机构，其特征在于动力输入轴的一端带有主动齿轮，另一端伸出变速箱壳体外，其端部装有与驱动电机的动力输出端连接的弹性动力输入机构，动力输出轴的一端装有与抽油机减速器的动力输入端连接的单向动力输出机构，动力输入轴与动力输出轴同轴插装连接，其连接部位装有轴承。
2.根据权利要求1所述的抽油机节能变速装置，其特征在于所述弹性动力输入机构 具有一个输入皮带轮和一个连接盘，输入皮带轮通过轴承与动力输入轴连接，其一侧布设 有至少3个以上连接销轴，连接销轴上均套装有弹性套，并通过弹性套与连接盘连接，连接 盘上设有与动力输入轴固定链接的压板。
3.根据权利要求1所述的抽油机节能变速装置，其特征在于所述单向动力输出机构 是由输出皮带轮和输出传动轮组成，输出皮带轮通过轴承与动力输出轴连接，其一端中心 部位设有凹槽，输出传动轮位于所述凹槽内，并与动力输出轴键连接，输出传动轮的外圆周 上设有2 6个棘形槽，槽内均装有与棘形槽配合的棘爪形楔块。
4.根据权利要求1所述的抽油机节能变速装置，其特征在于所述变速换档机构位于 动力输出轴的上方，是由两组档换档离合齿套及拨叉和换挡杆及操纵手柄组成，其中，档换 档离合齿套穿装在动力输出轴上，换档拨叉与换挡杆固装连接，操纵手柄伸进变速箱壳体 内与换挡杆球铰连接。
专利摘要本实用新型涉及一种抽油机节能变速装置，它包括变速箱壳体、动力输入轴、动力输出轴、传动轴和变速换挡机构，其中，动力输入轴的一端带有主动齿轮，另一端伸出变速箱壳体外，其端部装有与驱动电机的动力输出端连接的弹性动力输入机构，动力输出轴的一端装有与抽油机减速器的动力输入端连接的单向动力输出机构。该变速装置改变了原抽油机的冲次变换调整模式，使抽油机的冲次改变可在几秒钟内完成，十分方便快捷，省力省工，而且结构设计合理，安装使用方便，节能效果显著。
文档编号F16H63/32GK201554434SQ200920257619
公开日2010年8月18日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者吴世辉, 姚昌, 王晗, 贾俊培, 赵中华, 郭勤良, 高惠良 申请人:吴世辉